题目内容
铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。某实验小组设计了如下实验探究
某些含铁化合物的制备、组成、性质等。请按要求回答下列问题：
（1）铁的氯化物的制备与组成：在实验室中，FeCl2可用________和盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉和
________反应制备。现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，测得n(Fe)∶n（Cl）=1∶2.2，则该样
品中FeCl2和FeC13物质的量之比为__________。
（2）水处理剂和高容量电池材料――高铁酸钾（K2FeO4）的制备与应用：
FeC13与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为
________________________________________________________________________；
与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，其正极电极反应式为
________________________________________________________________________。
（3）光敏材料三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe(C2O4)3］·xH2O）中铁元素含量的测定：
步骤一：称量10.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250 mL溶液。
步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳。同时MnO
被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入适量锌粉，至黄色刚好消失，所得溶液收集到锥形瓶中，此时溶液仍呈酸性。
步骤三：用0.0200 mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO还原成Mn2+。
重复步骤二、三操作，步骤三消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液19.98 mL。
①步骤一中除量筒、玻璃棒、烧杯外，还需要的玻璃仪器有____________________；步骤三滴定过程中盛装KMn4溶液的仪器名称为___________；滴入最后一滴溶液时，锥形瓶中溶液变为_________色，静置半分钟溶液颜色不再变化，确认为滴定终点。
②步骤二加入锌粉的目的是_______________________________；
写出锌参与反应的离子方程式：____________________________________________。
③实验测得该晶体中铁元素的质量分数为____________。在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不足，则测得的铁元素含量____________。（填“偏低”“偏高”或“无影响”）
（18分）（1）铁粉 氯气 （2分）；4∶1（2分）
（2）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O（2分）
FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－（2分）
（3）①250ml容量瓶和胶头滴管（2分）；酸式滴定管 红（2分）
②将Fe3＋还原成Fe2＋（1分）；Zn＋2Fe3＋＝Zn2＋＋2Fe2＋（2分） ③11.2%（2分） 偏高（1分）
解析试题分析：（1）铁是变价金属，与强氧化剂反应生成＋3价铁，与弱氧化剂反应生成＋2价铁，所以在实验室中，FeCl2可用铁和盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉和氯气反应制备。设样品中FeCl2和FeC13物质的量分别是x 和y，则根据混合物n(Fe)∶n（Cl）＝1∶2.2可知，（x＋y）:（2x＋3y）＝1∶2.2，解得x∶y＝4∶1。
（2）FeC13与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，在反应中氯元素的化合价从＋1价降低到—1价，得到2个电子。铁元素的化合价从＋3价升高到＋6价，失去3个电子，即还原剂与氧化剂的物质的量之比是2:3，因此该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；原电池种正极得到电子，所以在K2FeO4－Zn碱性电池中，锌是负极，K2FeO4是正极，所以正极电极反应式为FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－。
（3）①配制一定物质的量浓度溶液时，除量筒、玻璃棒、烧杯外，还需要的玻璃仪器有250ml容量瓶和定容的胶头滴管。由于高锰酸钾溶液极易强氧化性，且显酸性，所以步骤三滴定过程中盛装KMn4溶液的仪器名称为酸式滴定管；酸性高锰酸钾溶液显红色，所以滴入最后一滴溶液时，锥形瓶中溶液变为红色，静置半分钟溶液颜色不再变化，确认为滴定终点。
②由于酸性高锰酸钾溶液也能把亚铁离子氧化生成铁离子，所以加入锌粉的作用是将Fe3＋还原成Fe2＋，反应的离子方程式为Zn＋2Fe3＋＝Zn2＋＋2Fe2＋。
③两次实验中消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液的平均值＝（20.02 mL＋ 19.98 mL）÷2＝20.00ml，所以消耗高锰酸钾的物质的量是0.0200L×0.0200 mol/L＝0.0004mol。根据电子得失守恒可知，溶液中亚铁离子的物质的量＝0.0004mol×5＝0.0020mol，所以该晶体中铁元素的质量分数为
×100%＝11.2%。在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不足，则可能导致草酸根剩余，从而导致第三步中消耗高锰酸钾溶液的体积增加，从而导致铁元素的含量偏高。
考点：考查铁及其化合物的性质；氧化还原反应方程式的配平；电极反应式的书写以及氧化还原滴定法的有关判断和计算等
阅读快车系列答案某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其他不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，以该矿样为原料生产CuCl2·2H2O晶体。
已知：在20 ℃时，氯化铜的溶解度是73 g；常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。
| 金属离子 | 开始形成氢氧化物沉淀的pH | 完全形成氢氧化物沉淀的pH |
| Fe2＋ | 7.0 | 9.0 |
| Fe3＋ | 1.9 | 3.2 |
| Cu2＋ | 4.7 | 6.7 |
回答下列问题：
(1)步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中使用中学化学常见物质，用如图所示装置制取氧气，试写出你熟悉的、符合上述条件的两个化学方程式：______________________、________________________；
(2)在焙烧过程中还有废气产生，其中一种是主要的大气污染物。若在实验室中用碱液吸收处理，下列A、B、C装置中可行的是________(填字母)；若选用甲装置，则烧杯中的下层液体可以是________。
(3)步骤②酸浸过程中，需要用到3 mol·L－1的盐酸100 mL，配制该盐酸时。除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要用到的仪器有________________。
(4)步骤④加入物质X的目的是________________________________，物质X可以选用下列物质中的________。
A．氧化铜 B．稀盐酸
C．氨水 D．氧化亚铁
(5)在整个生产流程中，共需要进行________次过滤操作。
某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质，发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是，他们先对固体A、B进行鉴别，再通过实验进行性质探究。
（1）分别加热固体A、B，发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A受热分解的化学方
程式为 。
（2）称取两种固体各2 g，分别加入两个小烧杯中，再各加10 mL 蒸馏水，振荡，测量温度变化；待
固体充分溶解，恢复至室温，向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。
①发现Na2CO3固体完全溶解，而NaHCO3固体有剩余，由此得出结论 。
②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。其中，盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象是 （填字母序号）。
a．溶液温度下降 b．溶液温度升高
c．滴入酚酞后呈浅红色 d．滴入酚酞后呈红色
（3）如图所示，在气密性良好的装置Ⅰ和Ⅱ中分别放入药品，将气球内的固体同时倒入试管中。
①两试管中均产生气体， （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）的反应程度更为剧烈。
②反应结束后，气球均有膨胀，恢复至室温，下列说法正确的是 。
a．装置Ⅰ的气球体积较大 b．装置Ⅱ的气球体积较大
c．生成气体的体积根据盐酸计算 d．生成气体的体积根据固体计算
（4）同学们将两种固体分别配制成0.5 mol·L-1的溶液，设计如下方案并对反应现象做出预测：
| 实验方案 | 预测现象 | 预测依据 |
| 操作1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液 | 有白色 沉淀 | Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大，能与CaCl2发生反应 （写离子方程式）。 |
| 操作2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液 | 无白色 沉淀 | NaHCO3溶液中的CO32-浓度很小，不能与CaCl2反应。 |
实施实验后，发现操作2的现象与预测有差异：产生白色沉淀和气体。则该条件下，NaHCO3溶液与
CaCl2溶液反应的离子方程式为 。
无明显现象
溶液变红
溶液红色未褪去
溶液明显变黄 
溶液变红
溶液变蓝
取上层溶液
溶液变蓝（比试管2中溶液颜色深）
2007年诺贝尔化学奖授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他在表面化学领域研究所取得的开拓性成就。某反应在Pt/Al2O3/Ba催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示（图中HC表示碳氢化合物，nitrate指硝酸盐），该机理研究是指（ ）
| A．汽车尾气催化转化机理 | B．钢铁生锈机理 |
| C．合成氨工业催化氧化机理 | D．氢氧燃烧电池电极反应机理 |